游戏引擎Unity的入门知识点有哪些

本篇内容介绍了“游戏引擎Unity的入门知识点有哪些”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！

个人认为Unity相比于其他引擎易用性较好的原因主要有：

基于组件（Component）的关卡设计更符合直觉
Unity通过将系统或用户的脚本抽象为可重用的组件（Component）并附着在游戏对象上来控制游戏的行为。相较于传统的基于脚本的开发方式，关卡设计师可以更灵活、更快速地搭建界面和关卡，有一种“搭积木”的感觉。虽然这种设计牺牲了一部分扩展性（例如难以实现嵌套Prefab），但对初学者来讲是非常友好的。

虚幻引擎4.7版本的更新也效仿Unity，向组件化的方向靠拢，使关卡结构更容易理解和维护。

使用Mono作为脚本运行的平台
C#/Mono相比C++和其他脚本语言，有更好的稳定性和抽象能力，有容易使用的.NET框架和易于移植的各类开源库，相对完善的语言服务（如GC和反射）也使开发复杂逻辑容易许多。虽然降低了门槛的同时也让低质量的代码更容易产生，但不管对于初学者还是老鸟来说，我觉得都是利大于弊的。

引擎本身的功能相对简单 + 丰富的Asset Store插件
和虚幻等超级引擎相比，Unity提供的功能算是非常基础的，组件数量和各组件可配置的内容都不多，所以在学习的时候更容易产生比较直观的感受，不至于迷失在细节当中。另一方面，Asset Store模式的成功造就了大量功能强大的第三方插件，填补了Unity开发中的各种空白，进一步降低了开发门槛。

而难于精通方面，我觉得主要原因在于：

对综合能力要求高
首先，不仅对Unity，对任何游戏引擎或者对游戏开发本身来说，想要精通都是很难的一件事。因为游戏客户端开发本身是一项综合性非常强的活动，整合的技术非常多，例如：

• 建模

• 关卡制作

• 脚本逻辑

• 网络通信

• 平台特性集成

• 动画制作

• 特效制作

• 工作流集成

• 调试和优化

而对于将这些技术粘合在一起的Unity工程师来说，虽然不需要精通方方面面，但将团队成员的工作高效率高质量地结合在一起，也是非常考验其能力的，只有长期地，全方面地参与整个开发过程并了解团队成员的工作方式，才能逐渐成长为一名优秀的Unity工程师。

举例来说，Unity工程师需要：

• 与设计和美术团队沟通，评估设计对于游戏性能的影响，实现原型，进行各种性能测试。

• 与服务器工程师沟通，确定互相之间的接口和协议内容的细节。

• Unity本身没有一个Gameplay Framework，场景管理、游戏数据管理等相对底层的框架都需要Unity工程师来搭建，如何减少团队中其他成员的错误实践，是主程序的责任，也很考验其架构能力和对Unity Runtime的理解。

• 一些特效需要自己编写Shader才能实现。

• 动画师和美术团队产生的资产，根据项目的需要常常要自己写Pipeline来导入和进行优化处理。一部分还需要以合适的方式打包，供客户端增量下载，需要对Unity的资源管线有较好的理解才可以。而且看似简单的决定之中，常常蕴含了很多性能上的考量。

• 根据关卡设计师的需要，制作编辑器扩展工具，提高其工作效率。这方面的文档稀少，同时也需要对Unity独特的序列化机制有比较深的理解才行。

• 想利用iOS和Android以及各种平台特有的功能时，需要针对特定的平台编写一些Native插件，如本地Push通知，自定义系统键盘，系统弹窗等等。要懂一些iOS开发和Android开发的知识才能驾驭。

有些做Unity的工程师可能只是搭建关卡，写一些控制脚本，而优秀的Unity工程师的价值往往在于其能够承担更多的团队职责。所以说想要精通这些，真的需要付出很多的时间和努力才行。

难在细节

任何事想精通，细节都是非常重要的，比如：

• 内存管理

• 避免和排查脚本中的内存泄漏。例如没有清空的委托和静态闭包造成的引用。

• 优化GC，了解Mono和.NET GC算法的差别。比如Unity采用的是较老版本的Boehm GC，不分世代，GC分页为1KB，内存碎片无法合并，单线程，缺少LOH，托管堆一旦扩大就很难向系统返还内存。如果按照.NET的思路优化GC，有时候并没有理想的效果。而Unity最近引入的IL2CPP运行时，采用了新版本的Boehm GC，算法又有所改变，优化策略也应适当调整。

• 了解Unity的内存模型，哪些资源分配在Native堆上，哪些分配在Mono的托管堆上。Native上不同种类的资源分别用哪些方法能够释放干净。Native堆上的引用计数是如何工作的。如何减轻Unity自动释放场景时的压力。AssetBundle的内存结构是怎么样的，各个部分如何不依赖GC而精准地释放。

• 暂时隐藏起来的图片或物体如何暂时性地释放，在显示时又如何重新加载回内存。

• 了解哪些API和操作会分配内存，什么时候使用值类型更好或更不好。这都需要对C#有很深入的理解。

• 网络和下载

• AssetBundle如何打包，什么样的图片用什么粒度打包效率最高。

• 如果使用Json反序列化数据，怎么才能避免内存碎片降低整个App的性能。

• 不断更新的素材需要增量下载，Unity内置的下载方式瓶颈在哪，怎么自己实现一个比Unity内置API更高效的下载机制和更精准的缓存控制机制。

• 脚本执行

• 能够将较复杂的操作（如反序列化数据，较重的IO操作）放在后台线程执行，再调度回主线程更新游戏界面，以避免UI卡顿。Unity的线程优先级又是怎样的？

• 能否理解Unity Coroutine的迭代器本质，怎样对Coroutine中的异常进行处理，如何使Coroutine具有返回值，Coroutine启动时将分配多少内存，为什么复杂的Coroutine会使用更多的内存，如何将多个Coroutine合并为一个从而消除内存分配。

• 在与Native插件（如iOS插件）交互时，如何让C#与Objective C或Java共享内存，从而减少大型数据封送造成的CPU负担。

• iOS平台上AOT异常的根本原因是什么，有哪几种。值类型和泛型的组合更容易引发AOT异常的原因是什么，如何绕过。怎么安全的使用Linq，使用C#标准事件为什么会触发AOT异常，怎样避免。Mono AOT的trampoline又是什么，哪种风格的代码更容易耗尽trampoline并引发AOT异常。

• Unity的C#编译器有哪些弱点，哪些代码通过Visual Studio编译成DLL再放到Unity中可以提高执行效率和内存使用效率。

• 场景加载缓慢等Unity内部表现出来的问题如何从自身脚本下手进行优化。或者说不同性能问题在自己代码中的Critical Path都是哪些部分。

• 渲染

• Draw Call是什么。不同AssetBundle中的小图片如何Batch到一个Draw Call中。

• 移动平台常用的Tile-based GPU有哪些弱点，如何避免。

• Retina等高清屏幕上制作2D游戏时，如何动态为图片生成最小的Mesh网格以节约fill rate。

• 团队协作

• 自己编写Gameplay框架的情况下，如何控制队友代码中的内存泄漏。

• 使用版本管理系统时会产生哪些难以解决的冲突，如何建立开发规则。自己开发的框架或工具是否能有效避免队友间发生冲突。

• 如何实现资源管线的自动化。

• 如何将各种奇葩动画编辑器的输出转换成Unity标准的动画资源。

• 制作编辑器扩展时，是否能正确序列化复杂的数据结构。能否让自己的工具和脚本也实现所见即所得，让队友更快的搭建场景。

• 是否会使用Gizmo和Handle来扩展场景编辑器。

• 当不得不修改MonoBehaviour的定义时，怎样让已经上线的老版本中的数据正确地反序列化到新版本。

• 要有能力编写模块划分明确，依赖关系合理清晰的可重用代码和组件，作为公司的资产加速新项目的开发。

这些都是Unity开发中会不断面对的问题，如果不能从始至终中控制住这些细节，积累起来往往会使团队效率底下，难以产出高质量的应用。

所以我觉得Unity难以精通之处就在于对细节知识的把握，以及在整合团队价值的过程中如何做到扬长避短。Unity开发团队中常常不是所有人都会这个引擎有很深刻的认识，大家术业有专攻，有人搭场景，有人做后端，对自己不熟悉的领域，难免有错误的认知和实践。我们尚可以通过时间和努力精通细节，然而到头来真正缺少的，其实是团队成员间的信任所带来的沟通成本的降低。

【更新】
回答一些朋友的疑问。

关于资料来源
细节问题很难有系统的资料来源，而像AssetBundle Dynamic Batch这种几乎找不到答案的问题只能自己慢慢摸索。在此列举几个最主要的知识来源。

1. 官方手册。例如搜索Unity Optimization可以找到官方在GPU，CPU和Mobile方面的几篇优化手册。官方资料常常包含最核心也最容易被忽略的原则，深入理解往往会有新的收获。

2. 官方博客。博客上不时会有一些技术类文章，如关于IL2CPP和序列化机制的知识几乎只能看那几篇博客。Technology

3. Unite的视频和Slide。对某些领域有比较深入的探讨，特别在内存管理，AssetBundle和代码组织方面。YouTube和SlideShare上搜Unite或Unity能找到。值得注意的是Unite的分会场，如日本和韩国，有时会有一些更加深入的分析。如 slideshare.net 的页面

4. Unity的Mono fork：Unity-Technologies/mono · GitHub ，关于GC和AOT方面是第一手的资料。比如gc的配置，Enumerable类的实现如何导致Linq容易触发AOT异常，以及泛型CompareExchange中存在的JIT Hack导致C#事件和一些线程同步操作触发AOT异常等等。另外GC方面也可以参考ivmai/bdwgc · GitHub ，有详细的机制解释。

5. UI的源代码：Unity-Technologies / UI ，修改优化后可以直接集成到游戏中，很方便。

6. 随Unity安装的PDB调试文件。Unity的安装目录下其实是有Editor和Player当中所有C++源码的PDB文件的，而且居然都是private PDB。需要探查Unity内部数据结构和过程实现的时候，通过WinDbg配合这些PDB文件调试Unity进程可以获得很多最底层的信息。当然，如果公司买了Unity的源码就不必这样麻烦了。

关于优化策略
不只是Unity，优化程序最重要的原则就是先测量。而且在没有丰富经验和自信的情况下，不要自己写测量代码，而要依赖Unity自己Profiler和Profiler API。这里只说一些Unity特有的内容。

使用Profiler时，切忌猜测。一定要弄清各种数据的精确涵义，如Self %，Self ms，GC Alloc等，如果弄不清楚，优化常常是南辕北辙。另外诊断CPU Spike时，一定要打开Deep Profile，否则只能看到误导性很强的表面数据。找到真正的Hot Line才能着手优化改善性能。

当Hot Line在自己的代码中时，可以尝试将CPU密集的操作分派到后台线程，然后在需要与Unity API交互时调度回来。粒度较好的操作可以尝试用Coroutine分派到其他帧分别执行。大量GC Alloc造成的Spike需要重新设计内存分配策略，小对象（目前版本是小于1KB）较多的时候也可以尝试预先扩大托管堆（如分配很多小于1KB的缓冲区，然后再释放），这样可以加速后续内存分配。因为Boehm GC的堆扩展策略是时间线性而非空间线性的，所以每次扩大后的容量都是翻倍的，需要注意。

而当Hot Line在Unity API中时，常常是自己的错误实践造成的，需要重新审视设计。一方面要减少昂贵API的调用次数，一方面要降低Unity内部处理数据的规模。例如场景加载缓慢时，可能需要简化场景本身，然后在场景启动后再手动、增量地加载场景中的其他内容。

另外要了解一些底层知识。例如App启动时性能较差的原因，在非AOT平台上可能是因为大量的JIT编译造成的，而在AOT平台上则可能是因为初始化代码过于复杂导致CPU缓存命中率很低，和操作系统频繁地Page Fault。这也是为什么启动代码一定要精简，并且要尽量实现批处理。

GPU方面，如果没有复杂的特效，瓶颈常常在Draw Call和Fill Rate上。Draw Call需要Batch，能共享的材质一定要共享。Fill Rate的问题通常在高分辨率的2D游戏中比较明显，Profiler中的Transparency渲染占比很大时就应该着手优化。GPU优化策略上Unity相比其他引擎并没有很多特异的方面，准确测量的基础上通常能找到比较通用的解决方法。

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